漏鋼
連鑄中遇到的主要操作故障之一是“漏鋼”。當(dāng)鑄流坯殼破裂時(shí),坯殼內(nèi)靜止的熔融鋼水溢出,堵塞機(jī)器,需要付出昂貴的停機(jī)代價(jià)。為拉出漏鋼坯殼,就要再延長漏鋼引起的停機(jī)時(shí)間,因?yàn)樗赡軙?huì)堵塞導(dǎo)輥或足輥,需要用氣割清理堵塞,拉出坯殼。當(dāng)漏鋼坯殼溫度降低時(shí),需要把它切成小塊,用矯直機(jī)從機(jī)器中取出,而矯直機(jī)設(shè)計(jì)成能在穩(wěn)定階段逐步地矯直曲冷坯殼,上軋輥可提供足夠的提升重力,弄出不太長的彎曲鑄流。因此,漏鋼對(duì)鑄機(jī)的有效性有重大影響——影響生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。
漏鋼的影響因素影響漏鋼發(fā)生的因素有:
溫度和拉速不一致——鋼水過熱度越高,坯殼厚度越薄。由于結(jié)晶器中鋼水施加的靜壓力,導(dǎo)致坯殼發(fā)生膨脹。當(dāng)坯殼強(qiáng)度不夠時(shí),容易發(fā)生漏鋼。不一致和不均勻的溫度對(duì)漏鋼的產(chǎn)生有很大影響。當(dāng)拉速增大時(shí),較易發(fā)生漏鋼,因?yàn)榻Y(jié)晶器不夠潤滑,從彎月面到坯殼/結(jié)晶器壁面,結(jié)晶器保護(hù)渣流動(dòng)性較差,而且增大拉速會(huì)導(dǎo)致總放熱量減少。漏鋼常常是由于拉速太高造成的,當(dāng)坯殼沒有足夠時(shí)間凝固到需要厚度時(shí),或者金屬太熱,這意味著最終凝固正好發(fā)生在矯直輥下方,因矯直時(shí)施加應(yīng)力,坯殼撕裂。對(duì)于鋼中碳含量一定時(shí),溫度高且拉速快容易發(fā)生漏鋼。在振動(dòng)設(shè)置上所作的任何改變都會(huì)促使漏鋼發(fā)生,因?yàn)橥ㄟ^提高振動(dòng)頻率來減少振痕的做法會(huì)增加結(jié)晶器速率,從而增加交界面處的摩擦力。
結(jié)晶器和坯殼之間潤滑不良——如果使用質(zhì)量較差的保護(hù)渣,彎月面下方的鋼水容易夾渣,導(dǎo)致結(jié)晶器和坯殼粘結(jié),拉坯中斷,造成懸掛漏鋼。方坯連鑄時(shí),因潤滑不良或不均,坯殼粘結(jié)到結(jié)晶器上,影響傳熱,造成粘結(jié)漏鋼。
保護(hù)渣加入方式不正確——由于現(xiàn)場工人操作習(xí)慣,一次性加入過多,且主要集中在內(nèi)弧,呈斜坡狀,會(huì)造成液渣不均勻填充,影響結(jié)晶器與坯殼間的潤滑與均勻傳熱。在正常澆注情況下,小渣條沒必要撈出,且應(yīng)禁止用撈渣棒試探結(jié)晶器內(nèi)是否形成渣條,會(huì)破壞彎月面初始坯殼的均勻形成。
結(jié)晶器中無效水流——減少進(jìn)入結(jié)晶器的水流會(huì)導(dǎo)致傳熱降低,致使形成薄坯殼,最終導(dǎo)致漏鋼。進(jìn)出口的水溫、壓力和流速的不同直接影響結(jié)晶器的冷卻。結(jié)晶器冷卻系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致壓力增加,流速減小,影響傳熱,易發(fā)生漏鋼。因而進(jìn)出口水溫(高溫) 的巨大差異導(dǎo)致結(jié)晶器與坯殼粘結(jié),容易發(fā)生拉斷漏鋼。
結(jié)晶器幾何形狀不當(dāng)——為增加鋼水一結(jié)晶器接觸面,調(diào)節(jié)結(jié)晶器錐度,以適應(yīng)鋼的凝固收縮,從而增加結(jié)晶器的傳熱,增加坯殼厚度。對(duì)于高速方坯連鑄機(jī)上帶線性錐度的傳統(tǒng)結(jié)晶器而言,彎月面處的熱傳遞迅速使鑄流凝固成一固體外殼,隨著外殼的收縮,角部脫離結(jié)晶器,停止熱傳遞。因此,在結(jié)晶器底部,除了角部有再熔化之外,坯殼繼續(xù)生長。當(dāng)坯殼離開結(jié)晶器時(shí),坯殼溫度變化較大,此時(shí)增加拉速可能導(dǎo)致漏鋼。如果調(diào)節(jié)的錐度不合要求,結(jié)晶器和坯殼之間就會(huì)產(chǎn)生氣隙,當(dāng)空氣對(duì)結(jié)晶器中熱量傳遞的阻力達(dá)到最大時(shí),它將嚴(yán)重妨礙所需厚度的坯殼形成,最終導(dǎo)致漏鋼。磨損和變形造成的結(jié)晶器錐度損耗會(huì)導(dǎo)致角部縱裂顯著增加,這是由于角部再加熱的結(jié)果。就結(jié)晶器變形而言,產(chǎn)生原因是結(jié)晶器銅板厚度較薄,不足以支持銅板的熱膨脹。還可能是在引錠桿插入結(jié)晶器時(shí),導(dǎo)致結(jié)晶器下部損壞而造成結(jié)晶器變形。結(jié)晶器錐度過大會(huì)增加拉坯阻力,導(dǎo)致結(jié)晶器磨損加大。倒錐度加上熱縮造成氣隙厚度增加,進(jìn)而加大角部磨損,因此,要降低使表面溫度升高的傳熱。此現(xiàn)象始終伴隨著鋼水靜壓力,這會(huì)誘發(fā)角部表面產(chǎn)生拉伸應(yīng)變,從而引發(fā)裂紋。這種裂紋會(huì)以固定方式大大降低坯殼厚度,可能最終導(dǎo)致漏鋼。結(jié)晶器圓角半徑越大,氣隙就越大。該氣隙阻礙了熱傳遞,致使形成薄坯殼,容易漏鋼。在板坯/大方坯連鑄機(jī)中,4個(gè)分離的銅板被固定,形成空穴環(huán)繞在其之間。如果2個(gè)銅板之間的接合處有氣隙,初始金屬就會(huì)滲入氣隙并開始凝固,在后期造成懸掛,導(dǎo)致漏鋼。因而,結(jié)晶器調(diào)整的不合適就會(huì)影響熱傳遞機(jī)理,造成漏鋼。
結(jié)晶器中鋼液面高度不適——連鑄期間,結(jié)晶器中的鋼液面需要維持在結(jié)晶器高度的70%~80%。如果鋼液面降到浸入式水口以下,那么隨后加入的鋼水形成的凝固坯殼較薄,容易漏鋼。在換水口、換中間包或中間包水口堵塞期間可能發(fā)生鋼液面下降。當(dāng)限制鋼水從中間包流進(jìn)結(jié)晶器時(shí),如果不調(diào)整拉速,可能發(fā)生漏鋼。因此,如果塞棒控制不合適導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)而造成鋼水溢流,粘結(jié)到結(jié)晶器頂部,造成懸掛,拉坯受阻,導(dǎo)致漏鋼。鋼液面的降低還會(huì)造成夾渣。如果有充足時(shí)間使塞棒關(guān)閉浸入式水口,鋼液面可降低到允許極限以下。如果澆注再次開始,鋼水會(huì)抑制結(jié)晶器保護(hù)渣,造成夾渣。因此,在全連鑄換鋼包時(shí),中間包鋼液面下降,如果操作不當(dāng),中間包渣可通過浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水中。鋼流的氧化產(chǎn)物、不當(dāng)?shù)拿撗醍a(chǎn)物、方坯結(jié)晶器中鋁絲噴加不當(dāng)造成Al2O3偏高而形成的高粘度渣,都可能滲入坯殼形成夾渣,局部抑制坯殼形成,降低坯殼和結(jié)晶器間的潤滑度,易粘結(jié),導(dǎo)致拉坯中斷,發(fā)生漏鋼。對(duì)于定徑水口自動(dòng)控制系統(tǒng),結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面不穩(wěn)定會(huì)造成拉速的波動(dòng),影響保護(hù)渣向結(jié)晶器和坯殼間的穩(wěn)定填充,破壞渣膜的連續(xù)性,容易使坯殼厚度不均勻,導(dǎo)致表面凹陷或角裂漏鋼。生產(chǎn)中更換浸入式水口時(shí)液面波動(dòng)比較大,也容易造成角裂或卷渣漏鋼。
中間包澆注流偏心——中間包澆注流偏心導(dǎo)致傳熱不均,造成凝固坯殼厚薄不均,坯殼薄弱處強(qiáng)度降低,難以承受鋼水靜壓力,因而漏鋼。浸入式水口的不對(duì)中,鋼流中心偏斜,坯殼局部沖刷嚴(yán)重,結(jié)晶器內(nèi)坯殼冷卻的均勻性會(huì)受到很大影響,嚴(yán)重時(shí)也會(huì)導(dǎo)致漏鋼。中間包殼使用時(shí)間較長容易發(fā)生局部變形,造成水口不對(duì)中或插入深度不統(tǒng)一;修砌中包時(shí)上水口和座磚安裝不當(dāng)也會(huì)造成浸入式水口的不對(duì)中。生產(chǎn)中可以通過對(duì)比漏鋼坯殼各表面的振痕深度來判斷水口對(duì)中與否。
氣霧冷卻噴嘴堵塞——足輥區(qū)設(shè)在結(jié)晶器下方,在此水經(jīng)噴嘴直接噴于坯殼上。坯殼受到輥?zhàn)拥膲毫?,使坯殼更光滑。此時(shí),傳遞的熱量最大,便于形成更厚的坯殼。如果噴嘴堵塞,坯殼厚度將變薄,易造成漏鋼。萬一堵塞,需要靠拉輥施加外力,如果超過極限,就會(huì)造成坯殼表面破裂,漏鋼。
引錠桿不規(guī)則性——鋼水一旦在結(jié)晶器引錠桿上方凝固,形成足夠厚度的坯殼,就將引錠桿慢慢拉出。如果不按規(guī)律拉出引錠桿,則易發(fā)生漏鋼。同樣地,引錠桿裝配不牢固會(huì)使鋼水從結(jié)晶器流出,導(dǎo)致漏鋼。如果引錠桿在引錠桿頭提升前從坯殼中過早的分離出來,易導(dǎo)致漏鋼。
漏鋼類型根據(jù)漏鋼坯殼的外觀,大致把漏鋼分成以下幾類:
懸掛或粘結(jié)引起漏鋼——鋼水粘結(jié)到結(jié)晶器上,因而稱為粘結(jié)或懸掛。這可能是由結(jié)晶器和坯殼之間潤滑不適或者結(jié)晶器調(diào)節(jié)不當(dāng)引起的,而潤滑不適可能是由質(zhì)量較差的保護(hù)渣、結(jié)晶器中坯殼夾渣、結(jié)晶器鋼水溢流、結(jié)晶器角縫、方坯連鑄機(jī)潤減不良/不均等原因造成的。
裂紋引起漏鋼——坯殼角部縱裂和寬面縱向裂紋都會(huì)造成漏鋼發(fā)生。如果縱向裂紋引起漏鋼,則保護(hù)渣流動(dòng)不均,結(jié)晶器傳熱不均導(dǎo)致坯殼厚度不均,保護(hù)渣選擇不當(dāng)和結(jié)晶器冷卻不均造成冷卻時(shí)坯殼破裂。對(duì)角部縱裂引起漏鋼來說,沿結(jié)晶器窄面凝固厚度不夠的坯殼因收縮時(shí)受到拉伸應(yīng)力而破裂,拉伸應(yīng)力是由結(jié)晶器窄面錐度減小和窄面?zhèn)鳠岵痪斐傻摹?/p>
夾渣漏鋼——坯殼夾帶保護(hù)渣或大粒夾雜物導(dǎo)致傳熱減少,形成薄坯殼而漏鋼。方坯連鑄時(shí),二次氧化產(chǎn)物、低碳鋼冶煉時(shí)高粘性渣中不當(dāng)?shù)拿撗醍a(chǎn)物,結(jié)晶器中鋁絲噴加不當(dāng)造成Al2O3偏高,這些都促使坯殼夾渣,抑制坯殼生長,造成漏鋼。
薄殼漏鋼——觀察方坯連鑄機(jī)中這類漏鋼 是由結(jié)晶器中坯殼厚度不均造成的,原因可能是結(jié)晶器中澆注流偏心,或結(jié)晶器冷卻管嚴(yán)重變形。
停止?jié)沧⒁鹇╀?/strong>——連鑄過程中發(fā)生中斷而未能斷開停止?jié)沧ⅲ绻暯狱c(diǎn)不能承受重新澆鑄施加的拉力,則整爐鋼都會(huì)溢漏。
控制漏鋼的措施考慮到漏鋼對(duì)連鑄機(jī)利用率和有效性的影響,須采取必要措施控制漏鋼的發(fā)生。
●僅在澆注平臺(tái)吹氬后進(jìn)行測溫,確保溫度的均勻性。根據(jù)鋼的化學(xué)成分,澆注流溫度必須保持過熱約60℃,才能把鋼包放置在回轉(zhuǎn)臺(tái)上,以確保鋼水在中間包內(nèi)過熱25~35℃。
●根據(jù)在鋼包中監(jiān)測的溫度控制拉速。鋼中的碳含量一一定時(shí),確保溫度隨拉速減小而升高,拉速隨溫度降低而增大。因此,要依據(jù)鋼的溫度和碳含量正確調(diào)整拉速。逐步增加拉速,通過一定的拉速來保持穩(wěn)態(tài)連鑄。連鑄中的任何中斷都要降低拉速。
●任何保護(hù)渣都有有效期,因此過期后不應(yīng)使用。保護(hù)渣只有在鑄造期間才能打開,放在高瓦數(shù)燈泡下使其干燥。再次鑄造時(shí)不能使用敞開袋的保護(hù)渣。按照規(guī)定的鋼化學(xué)成分選擇合適的保護(hù)渣。鑄造開始時(shí),要用粘性低和熔點(diǎn)低的初始保護(hù)渣。對(duì)于方坯連鑄機(jī),要確保結(jié)晶器中亞麻籽油分布均勻。
●對(duì)于板坯/大方坯連鑄機(jī),測量熔渣池厚度,以判斷渣池厚度是否超過10mm及由附著于鋼板上的鋼、銅和鋁絲組成的設(shè)備行程,這有助于避免夾渣、坯殼潤滑均勻。
●對(duì)于高速方坯連鑄機(jī),可使用多種錐度的結(jié)晶器,代替?zhèn)鹘y(tǒng)線性錐度結(jié)晶器。要檢查結(jié)晶器的變形情況(如果有)。選擇合適的結(jié)晶器錐度并根據(jù)鋼韻等級(jí)和其在板坯/大方坯連鑄機(jī)上的凝固方式,調(diào)節(jié)錐度以適應(yīng)窄面。
●在連鑄開始前,通過測量水壓的增加,檢查結(jié)晶器中的水流量,查明堵塞情況(如果有)??偟恼f來,檢查進(jìn)出口水溫、壓力和流量的差異,還有流量設(shè)備。水質(zhì)也要檢查。根據(jù)鋼的等級(jí)和其凝固方式,調(diào)整結(jié)晶器冷卻模式,即水流量(1/min),以適應(yīng)各種結(jié)晶器表面。為控制粘結(jié),使用熱電偶檢測結(jié)晶器壁溫變化,并降低拉速,以使坯殼繼續(xù)均勻生長。對(duì)于給定的連鑄機(jī),要確保進(jìn)出口水溫之間的差異不能在連鑄期間超過規(guī)定值。
●保證沿銅板的圓角半徑最大值是0.2mm。如果角縫存在于銅板接合處,在開始連鑄前要用石膏或石灰填充角縫。
●在連鑄機(jī)上安裝結(jié)晶器液面自動(dòng)控制器,以保持結(jié)晶器的鋼液面。為區(qū)別結(jié)晶器中的鋼水和爐渣,并檢查夾渣情況,在結(jié)晶器上安裝電磁傳感器。
●在鑄造前,要調(diào)整中間包水口,進(jìn)行對(duì)中。處理中間包水口堵塞,把鋼包放置在回轉(zhuǎn)臺(tái)上之前,要確保Ca—Si芯的金屬絲噴入,符合高鋁鋼的要求,以便形成低熔點(diǎn)鋁酸鈣。使用冷凍器避免塞棒轉(zhuǎn)動(dòng)。
●通過使用中間包金屬保護(hù)性熔劑和在鋼包和中間包之間使用屏蔽板,確保脫氧產(chǎn)物適當(dāng),防止二次氧化產(chǎn)物生成,對(duì)于方坯連鑄機(jī)要維持Mn/Si>3。
●用石棉繩密封引錠桿頭,使用激冷箱,保證鑄造前激冷箱的正確分布。
●為確定堵塞情況(如果有),檢查噴霧冷卻噴嘴和水流量。
作者:陸才垠 軋鋼之家